(57)【要約】【課題】燃料電池の活性化方法及びその装置を提供する。【解決手段】燃料電池の活性化方法として発電部、燃料処理装置、送風装置、及び、制御装置で達成する運転プロセスで、前記制御装置が前記燃料処理装置を起動し、燃料液体を前記発電部の陽極側に流入させることでＴ１時間持続し、前記内部負荷給電回路の特定負荷のオンを選択することで、前記発電部が出力電圧-出力電力の関係曲線において最大出力電力付近エリアの電力出力形式で前記内部負荷給電回路の特定負荷まで電力を出力し、前記送風装置の起動を選択してＴ２時間持続し、その後Ｔ３時間前記送風装置のオフを持続し、これらのステップの繰り返し実行の回数を決定する。前記時間Ｔ１、時間Ｔ２及び時間Ｔ３は、各々前記発電部の膜・電極接合体特性、または、実験で得た好ましいパラメータのいずれかの方式の選択に従って決定する。【選択図】  図１
2007299745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部、燃料処理装置、送風装置、制御装置、外部負荷給電回路、及び、内部負荷給電回路を含んだ燃料電池を提供することと、
前記制御装置による起動モードを選択することと、
前記制御装置が前記燃料処理装置を起動し、燃料液体を前記発電部の陽極側に流入させることで、Ｔ１時間持続することと、
前記制御装置が前記内部負荷給電回路の特定負荷のオンを選択することで、前記発電部が出力電圧-出力電力の関係曲線において最大出力電力付近エリアの電力出力形式で前記内部負荷給電回路の特定負荷まで電力を出力し、且つ、前記制御装置が前記送風装置の起動を選択し、並びに、Ｔ２時間持続することと、
前記制御装置が前記燃料処理装置と前記送風装置のオフを選択し、並びに、Ｔ３時間持続することと、
前記制御装置が選択した起動モードに従い、前記燃料処理装置の起動ステップ、特定負荷ステップの選択、前記送風装置の起動ステップの選択、及び、前記燃料処理装置と前記送風装置のオフステップの選択が順序とおり繰り返し実行の有無、及び、その繰り返し実行の回数を決定することと、及び、
前記制御装置が前記発電部の活性化起動プロセス完了の判断を含み、
前記時間Ｔ１、時間Ｔ２及び時間Ｔ３は、各々前記発電部の膜・電極接合体特性、または、実験で得た好ましいパラメータのいずれかの方式の選択に従って決定することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、選択した前記内部負荷給電回路の特定負荷が定電圧負荷、定電流負荷、または、定抵抗負荷内のいずれかの負荷形式であることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池活性化方法において、前記発電部内には、ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ膜を選択した膜・電極接合体を含むことを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池活性化方法において、前記発電部の陽極側に流入する液体燃料は、正常な操作濃度より高い燃料であることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池活性化方法において、前記発電部の陽極側に流入する液体燃料は、正常な操作濃度の１.５から２倍まで高めることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項６】
請求項３記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、定電圧負荷を選択することで、前記発電部が各膜・電極接合体出力の出力を０.２ボルトに等しい定電圧値として出力させることができることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項７】
請求項２記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、前記内部負荷給電回路の特定負荷を定抵抗負荷として選択し、且つ、前記定抵抗負荷には電子スイッチ及び抵抗デバイスを含み、
前記定抵抗負荷が前記電子スイッチに電気的に接続し、前記電子スイッチが前記発電部に電気的に接続し、且つ、前記制御装置が前記電子スイッチのオン状態、及び、オフ状態のいずれか状態を選択することで、前記定抵抗負荷と前記発電部に電気的に接続する状態、または、電気的に接続しない状態のいずれかの形成状態を選択できることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池活性化方法において、前記定抵抗負荷内の抵抗デバイスは、前記発電部、または、前記燃料処理装置のいずれかの位置に選択的に設置することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項９】
請求項７記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、前記内部負荷給電回路の特定負荷を定抵抗負荷として選択し、且つ、前記定抵抗負荷が更に複数個の前記定抵抗負荷を含み、
前記制御装置がこれら定抵抗負荷の電子スイッチ内の１個、または、複数個のいずれかをオンにする状態を選択できることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池活性化方法において、前記定抵抗負荷内の各抵抗デバイスは、各々前記発電部、または、前記燃料処理装置のいずれかの位置に選択的に設置することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１１】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記燃料処理装置は、更にポンプ及び複数個の流体流路を含み、これら流体流路が前記発電部と燃料処理装置を連結する管路構造で、前記ポンプがこれら流体流路の流体を駆動する流体駆動装置であり、前記送風装置には、更に前記発電部の内部と外部空気の対流を補助するファン装置を含み、
前記制御装置の前記燃料処理装置を起動するステップは、前記制御装置が前記燃料処理装置のポンプを起動することと、
前記制御装置の前記送風装置の起動を選択するステップは、前記制御装置が前記ファン装置を起動すること、及び、
前記制御装置の前記燃料処理装置と前記送風装置のオフを選択するステップは、前記制御装置が前記燃料処理装置のポンプと前記ファン装置をオフすることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、チップと回路手段で構成され、また、ロジック判断手段、及び、メッセージ出入力手段を具備し、前記燃料処理装置のポンプと前記送風装置の作動とそのプロセスの制御に用い、且つ、前記制御装置が燃料電池操作記録の手段を更に具備し、前記発電部の操作状態を記録することに用い、前記操作状態には前記発電部の前回操作の時間情報を含むことを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の燃料電池活性化方法において、前記発電部は直接メタノール型燃料電池で、且つ、一種の積層回路板構造の燃料電池構造であることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１４】
請求項２記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、前記内部負荷給電回路の特定負荷を定抵抗負荷として選択し、且つ、前記定抵抗負荷には電子スイッチ、及び、抵抗デバイスを含み、
前記定抵抗負荷が前記電子スイッチに電気的に接続し、前記電子スイッチが前記発電部に電気的に接続し、且つ、前記制御装置が前記電子スイッチのオン状態、及び、オフ状態のいずれか状態を選択することで、前記定抵抗負荷と前記発電部に電気的に接続する状態、または、電気的に接続しない状態のいずれかの形成状態を選択できることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の燃料電池活性化方法において、前記定抵抗負荷内の抵抗デバイスは、前記発電部、または、前記燃料処理装置のいずれかの位置に選択的に設置することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、前記内部負荷給電回路の特定負荷を定抵抗負荷として選択し、且つ、前記定抵抗負荷が更に複数個の前記定抵抗負荷を含み、
前記制御装置がこれら定抵抗負荷の電子スイッチ内の１個、または、複数個のいずれかをオンにする状態を選択できることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の燃料電池活性化方法において、前記定抵抗負荷内の各抵抗デバイスは、各々前記発電部、または、前記燃料処理装置のいずれかの位置に選択的に設置することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１８】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、前記発電部がすでに活性化起動プロセスを完了したと判断した際、前記制御装置が前記発電部の電力を前記外部負荷給電回路に出力することを選択することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項１９】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置には、メッセージ出入力手段を含み、前記制御装置と外部負荷に電気的に接続することに用い、また、メッセージ出入力手段を通じて前記制御装置と外部負荷の間のメッセージコミュニケーションを行うことを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の燃料電池活性化方法において、前記外部負荷は、パソコン、ノートブック型コンピュータ、PＤＡ、または、その他各種情報処理装置のいずれかの電子装置を選択することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置が燃料処理装置、及び、送風装置に出力する制御メッセージは、前記外部負荷から提供することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２２】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置が前記発電部の過去の使用記録を記録し、且つ、前記制御装置が前記発電部の過去の使用記録に基づいて、燃料電池の起動モードを選択することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２３】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、燃料電池のクイック起動モード、及び燃料電池の省エネ起動モードのいずれかのモードの選択に用いるメッセージ出入力手段を含み、
前記燃料電池のクイック起動モードは、前記制御装置が前記燃料処理装置の起動選択ステップ、特定負荷の選択ステップ、前記発電部出力の電力を前記特定負荷に出力することを選択するステップ、前記送風装置の起動選択ステップ、及び、前記燃料処理装置のオフと前記送風装置の繰り返し回数を比較的少なく選択することで比較的少ない時間で燃料電池の活性化起動プロセスを達成する、及び、
前記燃料電池の省エネ起動モードは、前記発電部が燃料電池の出力電力低制限の選択、及び、膜・電極接合体の抵抗基準値を増加し、また、燃料電池操作効率が比較的高い電力出力を選択することで、比較的少ない燃料条件で燃料電池の活性化起動プロセスを達成することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２４】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記発電部は直接メタノール型燃料電池で、且つ、一種の積層回路板構造の燃料電池構造であることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２５】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記燃料処理装置は、発電部の電気化学反応に必要な燃料、及び、反応残余物を貯蔵することを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の燃料電池活性化方法において、前記燃料処理装置は、更にポンプ及び複数個の流体流路を含み、且つ、これら流体流路が前記発電部と燃料処理装置を連結する管路構造で、前記ポンプがこれら流体流路の流体を駆動する流体駆動装置であることを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２７】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記送風装置は、前記発電部の内部と外部空気の対流を補助するファン装置であることをを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【請求項２８】
請求項１記載の燃料電池活性化方法において、前記制御装置は、チップと回路手段で構成され、また、ロジック判断手段、及び、メッセージ出入力手段を具備し、前記燃料処理装置のポンプと前記送風装置の作動とそのプロセスの制御に用い、且つ、前記制御装置が燃料電池操作記録の手段を更に具備し、前記発電部の操作状態を記録することに用い、前記操作状態には前記発電部の前回操作の時間情報を含むことを特徴とする、燃料電池活性化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の燃料電池の活性化方法及びその装置に関り、特に、前記発電部の膜・電極接合体特性或いは実験で得た好ましいパラメータに基づき、前記燃料処理装置の運転パラメータを選択することで発電部の活性化を達成することにある。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池技術において、燃料電池は毎回起動過程中、もしも燃料電池を長時間未使用の場合、その膜・電極接合体の湿潤環境状態が比較的悪くなるため、燃料電池の活性化プロセスを通じその膜・電極接合体の湿潤と電気化学反応を起こすことで、燃料電池は、正常な電気化学反応の効率に行わせ、定格の出力電力に達する。その他、燃料電池の温度も燃料電池の効率に影響を及ぼすため、燃料電池の増温メカニズムを提供しければならず、これにより燃料電池の電気化学反応の効率を提供する。
【０００３】
そのため本発明の発明者は、従来の燃料電池に必要な活性化プロセスに鑑み、速やかに一種の燃料電池の活性化方法及びその装置を発明することで膜・電極接合体を活性化させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主要な目的は、一種の燃料電池の活性化方法及びその装置を提供することにあり、燃料電池の膜・電極接合体に活性化プロセスを行わせることにある。
【０００５】
本発明の別の目的は、一種の燃料電池の活性化方法及びその装置を提供し、特に、前記発電部の膜・電極接合体特性或いは実験で得た好ましいパラメータに基づいて燃料電池の膜・電極接合体に活性化プロセスを行わせることにある。
【０００６】
さらに本発明の別の目的は、一種の燃料電池の活性化方法及びその装置を提供することにあり、これは数種類の燃料電池の起動モードを選択でき、有効的に燃料電池の活性化プロセスを行い、これら起動モードには燃料電池の初回使用の際の起動モード、燃料電池の長時間未使用の際の起動モード、燃料電池が前回使用された起動モード、燃料電池のクイック起動モード、燃料電池の省エネ起動モード及びその他燃料電池の起動モードを含む。
【０００７】
さらに本発明の別の目的は、一種の燃料電池の活性化方法及びその装置を提供することにあり、これは内部負荷給電回路、定電流負荷または定抵抗負荷内のいずれか方式を選択して燃料電池活性化プロセスを行うことができ、且つ定抵抗負荷の実施方式を選択することで、更に一歩進んで前記定抵抗負荷で発生した熱エネルギーを利用して燃料電池の活性化プロセスにおける増温を補助できることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明である一種の燃料電池の活性化方法は発電部、燃料処理装置、送風装置及び制御装置で達成する運転プロセスで、且つ該プロセスには主に前記制御装置による起動モードを選択することと、前記制御装置が前記燃料処理装置を起動し、また正常操作濃度より高い燃料を注入し、且つ通常でも正常操作濃度より１.５から２倍まで高くすることが可能で、燃料液体を前記発電部の陽極側に流入させることで、Ｔ１時間持続することと、前記制御装置が前記内部負荷給電回路の特定負荷のオンを選択することで、前記発電部が出力電圧-出力電力の関係曲線において最大出力電力付近エリアの電力出力形式で前記内部負荷給電回路の特定負荷まで電力を出力し、且つ、前記制御装置が前記送風装置の起動を選択し、並びにＴ２時間持続することと、前記制御装置が前記燃料処理装置と前記送風装置のオフを選択し、並びにＴ３時間持続することと、前記制御装置が選択した起動モードに従い、前記燃料処理装置の起動ステップ、特定負荷ステップの選択、前記送風装置の起動ステップの選択及び前記燃料処理装置と前記送風装置のオフステップの選択が順序とおり繰り返し実行の有無及びその繰り返し実行の回数を決定することと、及び前記制御装置が前記発電部の活性化起動プロセス完了の判断を含む。前記時間Ｔ１、時間Ｔ２及び時間Ｔ３は、各々前記発電部の膜・電極接合体特性または実験で得た好ましいパラメータのいずれかの方式の選択に従って決定する。
【０００９】
前述の制御装置は、選択した前記内部負荷給電回路の特定負荷として定電圧負荷、定電流負荷または定抵抗負荷のいずれか負荷形式である。前記制御装置は、前記内部負荷給電回路の特定負荷を定抵抗負荷で選択することができ、且つ前記定抵抗負荷には電子スイッチ及び抵抗デバイスを含み、前記定抵抗負荷が前記電子スイッチに電気的に接続され、前記電子スイッチが前記発電部に電気的に接続され、且つ前記制御装置は前記電子スイッチのオン状態またはオフ状態のいずれかを選択でき、前記定抵抗負荷と前記発電部が電気的に接続する状態または電気的に接続しない状態のいずれかの形成状態を選択することに用いる。
【００１０】
その他、前述の定抵抗負荷内の抵抗デバイスは、前記発電部または前記燃料処理装置のいずれか位置に設置することを選択し、前記燃料電池の活性化プロセスにおいて前記発電部と燃料の増温を補助することで、前記燃料電池の活性化プロセスの速度を加速することに用いる。
【００１１】
当該技術を熟知する者に本発明の目的、特徴及び効果について理解していただくため、下記の具体的な実施例を介し付属の図面を組み合わせることで、本発明に対する詳細な説明を後記のとおり行うものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明である燃料電池活性化装置のデバイス関係図で、且つ燃料電池活性化装置には発電部(１)、燃料処理装置(２)、送風装置(３)、制御装置(４)、外部負荷給電回路(５)、内部負荷給電回路(６)及び補助電力装置(７)を含む。前記発電部(１)は、触媒物質を具備する膜・電極接合体と水素リッチ燃料及び酸素燃料を介して電気化学反応を行い、更に化学エネルギーを電気エネルギーに転換して出力する一種のエネルギー転換器である。前記燃料処理装置(２)は、前記制御装置(４)の制御を受けることで、対応する作動が生じ、前記発電部(１)の電気化学反応に必要な陽極燃料を供給できると共に燃料を前記発電部(１)の陽極側で循環させる。前記送風装置(３)は、前記制御装置(４)の制御を受けることで、対応する作動が生じ、前記発電部(１)の電気化学反応に必要なガス型の酸素燃料を供給できると共に前記発電部(１)に放熱を行わせる。前記制御装置(４)は、ロジック判断手段及びメッセージ出入力手段を具備し、前記ロジック判断手段は各装置の作動に対応する制御メッセージを出力し、またメッセージ出入力手段は各装置に電気的に接続すると共に前記制御メッセージを送信することに用いる。前記外部負荷給電回路(５)は、電圧転換及び電力伝送回路を具備し、また前記発電部(１)に電気的に接続し、前記発電部(１)で発生した電力を特定電圧の出力電力に転換し、且つ更に前記外部負荷給電回路(５)の伝送を介して、この特定電圧の電力を外部電子装置に供給することに用いる。前記内部負荷給電回路(６)は、特定負荷(６１)及び電力伝送手段を具備し、燃料電池の活性化プロセスにおいて前記発電部(１)が出力した電力を消費し、且つ前記発電部(１)が出力した電力を前記燃料処理装置(２)、前記送風装置(３)、前記制御装置(４)及び前記補助電力装置(７)まで伝送し、これら装置の作動に必要な電力を提供することに用いる。及び前記補助電力装置(７)は、二次電池で且つ数個の能動デバイスに必要な電力を供給することに用い、例を挙げると、燃料電池の活性化起動プロセスにおいて、前記燃料処理装置(２)、送風装置(３)及び制御装置(４)に要する電力が前記補助電力装置(７)から提供され、前記発電部(１)が正常な作動プロセスを行う時、能動デバイスに要する電力を前記発電部(１)から提供でき、且つ前記発電部(１)が前記補助電力装置(７)に対して充電を行うことができる。
【００１３】
前述の外部負荷給電回路(５)と内部負荷給電回路(６)は、前記制御装置(４)の制御を受けて前記制御装置(４)が前記外部負荷給電回路(５)電力の出力或いは出力しないことを選択でき、且つ前記制御装置(４)に前記内部負荷給電回路(６)の特定負荷(６１)のオン或いはオフを選択させることができる。燃料電池の活性化プロセスを行う時、前記制御装置(４)は、前記内部負荷給電回路(６)の特定負荷(６１)のオンを選択することで、前記発電部(１)が発生した電力を前記内部負荷給電回路(６)の特定負荷(６１)に出力させる。及び燃料電池活性化プロセスが完了した後、前記制御装置(４)は、前記内部負荷給電回路(６)の特定負荷(６１)のオフを選択することで、前記発電部(１)で発生した電力を前記内部負荷給電回路(６)の特定負荷(６１)への出力を停止させる。
【００１４】
更に、前記内部負荷給電回路(６)の特定負荷(６１)は、定電圧負荷、定電流負荷または定抵抗負荷のいずれかの負荷形式を選択できることで、前記燃料電池の活性化プロセス中において、前記発電部(１)の陽子交換膜を活性化させる。
【００１５】
図２は、本発明である燃料電池活性化装置の燃料電池膜・電極接合体の出力電圧-出力電力の関係図である。具体的に好ましい実施例において、前述の内部負荷給電回路(６)内の特定負荷(６１)は、定電圧負荷で且つ前記入力した定電圧は燃料電池膜・電極接合体の出力電圧-出力電力関係図に基づいて決定する。例を挙げると、前記発電部(１)の出力電圧-出力電力の関係曲線において、最大出力電力Pmａｘ付近エリアにおける出力電圧V１から出力電圧V２の間で対応し、また前記内部負荷給電回路(６)の入力定電圧は出力電圧V１から出力電圧V２の間の任意の出力電圧値を選択する。その他、燃料電池の出力電圧と出力電流は、特定の対応関係を具備することで、燃料電池の出力電流制御が出力電圧制御と同等となるため、前述の出力電圧-出力電力の関係曲線に基づいて内部負荷給電回路(６)の定電圧の入力を選択する状況において前記発電部(１)の出力電流-出力電力の関係曲線に基づくことができ、前記内部負荷給電回路(６)の定電圧負荷を定電流負荷に置換できる。
【００１６】
前述の出力電圧V１から出力電圧V２は、燃料電池の出力電圧-出力電力の関係曲線に基づいて決定され、また前記出力電圧-出力電力の関係曲線は燃料電池の膜・電極接合体で決定する。ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ膜を具体的な実施例とする場合、出力電圧は、各膜・電極接合体が出力する０.２ボルト(V)の定電圧を選択でき、膜・電極接合体の損害を避けることで、有効的に燃料電池の活性化を行う。
【００１７】
前述の制御装置(４)で出力した制御メッセージは、前記外部の電子装置から提供でき、前記電子装置はパソコン、ノートブック型コンピュータ、PＤＡ及びその他各種情報処理装置とすることができる。
【００１８】
図３は、本発明図１の燃料電池活性化装置の一つの具体的な実施例の局所デバイスの立体図及び局所断面図である。前述の発電部(１)は、直接メタノール型燃料電池（Ｄｉrｅｃｔ Mｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、ＤＭＦＣ）で、一種の積層回路板構造の燃料電池構造である。前述の燃料処理装置(２)は、主に発電部(１)の電気化学反応に要する燃料及び反応残余物を貯蔵し、更にポンプ(２１)及び複数個の流体流路(２２)を具備し、これら流体流路(２２)は前記発電部(１)と燃料処理装置(２)に連結する管路構造であり、前記ポンプ(２１)が流体駆動装置で、これら流体流路(２２)内の流体を駆動することに用いる。前述の送風装置(３)は、主にファン装置で、前記発電部(１)内部と外部空気の対流を補助することに用い、これにより新鮮な空気を前記発電部(１)陰極側に必要な酸素燃料に提供でき、また前記発電部(１)内部温度を制御する。及び前述の制御装置(４)は、チップと回路手段で構成され、ロジック判断手段及びメッセージ出入力手段を具備し、前記燃料処理装置(２)のポンプ(２１)と前記送風装置(３)の作動及びそのプロセスを制御することに用い、且つ前記制御装置(４)は更に燃料電池操作記録の手段を具備することで、前記発電部(１)の操作状態を記録することに用い、前記操作状態には前記発電部(１)の前回操作の時間情報を含む。
【００１９】
図４は、本発明である燃料電池活性化方法の実施ステップ図である。図４及び前述の図１及び図２に示す具体的な実施例を参考にすると、本発明燃料電池の活性化方法は、前記制御装置(４)を介して前記発電部(１)の初期化プロセスを起動し、前記初期化プロセスには前記制御装置(４)が前記発電部(１)の今回操作前における使用状況を判断することで、これら使用状況は前記制御装置(４)が記録した前記発電部(１)の前回操作の時間情報に基づいて決定するステップ(１０１)と、前記制御装置(４)が前述の判断結果に基づいて起動モードを選択し、且つ前記起動モードには燃料電池の初回使用の際の起動モード、燃料電池の長時間未使用の際の起動モード、燃料電池の前回使用された起動モード、燃料電池のクイック起動モード、燃料電池の省エネ起動モード及びその他燃料電池起動モードを含み、各起動モードは後記に詳述するステップ(１０２)と、前記制御装置(４)が前記燃料処理装置(２)のポンプ(２１)を起動して、燃料液体を前記発電部(１)の陽極側に流入させて前記発電部(１)の膜・電極接合体(ＭＥＡ)を湿潤させてＴ１時間持続するテップ(１０３)と、前記制御装置(４)が前記発電部(１)の電力を前記内部負荷給電回路(６)に出力することを選択し、及び送風装置(３)の起動を選択することで前記発電部(１)が膜・電極接合体の電気化学反応を開始又は加速して電力を出力し、並びにＴ２時間持続するステップ(１０４)と、前記制御装置(４)が前記発電部(１)の電力を前記内部負荷給電回路(６)への出力停止を選択し、及び前記燃料処理装置(２)のポンプ(２１)と前記送風装置(３)のオフを選択することで、前記発電部(１)が膜・電極接合体の電気化学反応を停止または遅らせ、並びにＴ３時間持続するステップ(１０５)と、前記制御装置(４)がステップ(１０２)で選択した起動モードに基づき、ステップ(１０３)、ステップ(１０４)及びステップ(１０５)を順序とおり繰り返し実行するかどうかを決定するステップ(１０６)と、前記制御装置(４)が前記発電部(１)の活性化起動プロセスの完了を判断するステップ(１０７)及び前記制御装置(４)が前記発電部(１)で電力を前記外部負荷給電回路(５)に出力することを選択するステップ(１０８)を含む。
【００２０】
更に、通常ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ膜に適用する正常操作濃度が１０％で、且つ本発明の発電部初期化プロセスで正常操作濃度より高い燃料を注入し、且つ通常でも正常操作濃度の１.５から２倍にまで高めることができる。
【００２１】
前述ステップ(１０３)、ステップ(１０４)及びステップ(１０５)内の時間Ｔ１、時間Ｔ２及び時間Ｔ３は、各々前記発電部(１)の膜・電極接合体特性に基づいて決定、または実験で得た好ましいパラメータに基づいて決定できる。
【００２２】
前述のステップ(１０７)において、前記制御装置(４)の前記発電部(１)が活性化起動プロセスを完了したかどうかの判断は、前記発電部(１)の内部負荷給電回路(６)に出力した電力が設定電力範囲に達したかどうかに基づくことができ、この電力範囲の決定は前記内部負荷給電回路(６)の定電圧値が燃料電池出力電圧-出力電力の関係曲線内で対応する電力に基づく。その他、前記発電部(１)の抵抗或いはその膜・電極接合体の抵抗の検出を通じ、前記発電部(１)が活性化起動プロセスを完了したかどうかを判断できる。
【００２３】
前述の燃料電池起動モードは、燃料電池起動時間と前回使用時間との間隔に基づいて、燃料電池起動モードを判断する。前記燃料電池の初回使用する際の起動モードは、前記発電部(１)の製造が完成後或いは利用者が取得した後、前記発電部(１)の制御装置(４)に過去の使用記録がなく、これにより燃料電池の膜・電極接合体の湿潤環境状態が比較的悪いことを考慮して、利用者が初めて起動した時、前記制御装置(４)が前記燃料電池の初めて使用する起動モードを選択し、前記制御装置(４)が前記発電部(１)のすでに活性化起動プロセスを完了したと判断するまでの前述ステップ(１０３)、ステップ(１０４)及びステップ(１０５)の繰り返し回数を増加させることを指す。前記燃料電池が長時間未使用の際の起動モードとは、前記発電部(１)の前回の使用記録と現在行っている時間に数日の差が有り、これにより燃料電池の膜・電極接合体の湿潤環境状態が比較的悪いことを考慮し、前記制御装置(４)が前記燃料電池の長時間未使用の際の起動モードを選択することで、前述ステップ(１０３)、ステップ(１０４)及びステップ(１０５)回数を繰り返させ、実際の状況では前記燃料電池における初回使用の際の起動モードの繰り返し回数よりは少ないが、やはり前記制御装置(４)を介して前記発電部(１)がすでに活性化起動プロセスを完成したかどうかを判断することを指す。及び前記燃料電池の前回使用された起動モードとは、前記発電部(１)の前回使用記録と現在行う時間が数時間或いは数分間の差が有り、これにより燃料電池の膜・電極接合体の湿潤環境状態が悪くないことを考慮し、前記制御装置(４)が前記燃料電池の前回使用された起動モードを選択することで、前述ステップ(１０３)、ステップ(１０４)及びステップ(１０５)が１回のみの操作或いは繰り返し回数を比較的少なくするが、ただしやはり前記制御装置(４)を介して前記発電部(１)がすでに活性化起動プロセスを完成したかどうかを判断することを指す。その他前記燃料電池のクイック起動モードとは、前記発電部(１)が燃料電池の膜・電極接合体を比較的スピーディーに起動させる必要を考慮し、これより前記制御装置(４)はステップ(１０３)、ステップ(１０４)及びステップ(１０５)の比較的少ない繰り返し回数或いは繰り返さないことを選択し、及び前記制御装置(４)の前記発電部(１)が活性化起動プロセス完了に対する判断において、前記制御装置(４)が燃料電池の出力電力制限の低下及び膜・電極接合体の抵抗基準値を増加することで比較的少ない時間で燃料電池の活性化起動プロセスを達成することを指し、及び前記燃料電池省エネ起動モードとは、前記発電部(１)が燃料電池の膜・電極接合体が燃料を節約する必要がある起動速度を考慮し、これにより前記制御装置(４)がステップ(１０３)、ステップ(１０４)及びステップ(１０５)の比較的少ない繰り返し回数或いは繰り返さないことを選択し、及び前記制御装置(４)の前記発電部(１)が活性化起動プロセス完了に対する判断において、前記制御装置(４)が燃料電池の出力電力制限の低下及び膜・電極接合体の抵抗基準値を増加し、並びに燃料電池操作効率が比較的高い燃料電池出力電圧値を選択して比較的少ない燃料で燃料電池の活性化起動プロセスを達成できる。
【００２４】
図５は、本発明である燃料電池活性化装置の別の具体的な実施例の局所デバイスの関係図である。この実施例では、本発明燃料電池の活性化装置において、前記内部負荷給電回路(６)が、更に定抵抗負荷(６２)を具備し、前記定抵抗負荷(６２)は定抵抗を具備する負荷で、且つ前記発電部(１)が前記定抵抗負荷(６２)に電気的に接続し、前記発電部(１)で生じた電力を前記定抵抗負荷(６２)に入力することに用いる。更に、前記制御装置(４)が前記定抵抗負荷(６２)及び前記外部負荷給電回路(５)に電気的に接続し、前記制御装置(４)が前記定抵抗負荷(６２)及び前記外部負荷給電回路(５)のオン或いはオフ状態を制御できるために用いる。
【００２５】
前述の本発明燃料電池活性化装置において、前記内部負荷給電回路(６)の定抵抗負荷(６２)の好ましい実施方法は、抵抗デバイス(６２ａ)が電子スイッチ(６２ｂ)に直列接続を構成し、前記抵抗デバイス(６２ａ)が低抵抗率の抵抗デバイスで、前記電子スイッチ(６２ｂ)にｎチャンネル(ｎ ｃｈａｎｎｅｌ) ＭＯＳデバイスを用いることができ、且つ前記抵抗デバイス(６２ａ)の一端が前記電子スイッチ(６２ｂ)のソース(ｓｏｕrｃｅ)に直列接続し、前記抵抗デバイス(６２ａ)の他端が接地し、前記電子スイッチ(６２ｂ)のゲート(ｇａｔｅ)が前記制御装置(４)に電気的に接続し、且つ前記電子スイッチ(６２ｂ)のドレーン(ｄrａｉｎ)が前記発電部(１)に電気的に接続し、前記発電部(１)の電力出力側が同時に前記抵抗デバイス(６２ａ)のドレーン(ｄrａｉｎ)及び前記外部負荷給電回路(５)に電気的に接続する。これにより、燃料電池活性化プロセスを行う時、前記制御装置(４)が前記電子スイッチ(６２ｂ)のオン、且つ前記外部負荷給電回路(５)のオフを選択できることで、前記発電部(１)の電力を前記定抵抗負荷(６２)まで出力させると共に定負荷下の電力出力モードを形成する。前記制御装置(４)のロジック判断手段で前記発電部(１)がすでに活性化プロセス完了の制御メッセージを出力するまで、前記制御装置(４)のメッセージ出入力手段が前記制御メッセージを前記定抵抗負荷(６２)内の電子スイッチ(６２ｂ)に出力して前記電子スイッチ(６２ｂ)をオフにすると共に前記発電部(１)の電力を前記定抵抗負荷(６２)に出力することを停止する。
【００２６】
前述の定抵抗負荷(６２)内の抵抗デバイス(６２ａ)は、前記発電部(１)或いは燃料処理装置(２)のうちで選択的に設置でき、前記発電部(１)が燃料電池活性化プロセスを行った時、前記抵抗デバイス(６２ａ)が発生する熱エネルギーを利用して前記発電部(１)の操作温度の上昇を加速できる。好ましい実施方法は、前記定抵抗負荷(６２)が複数個の前記抵抗デバイス(６２ａ)を具え、且つ各抵抗デバイス(６２ａ)として直列接続或いは並列接続を選択でき、また各々前記発電部(１)内の膜・電極接合体付近、前記燃料処理装置(２)内の流体流路(２２)或いは前記燃料処理装置(２)の送風装置(３)として選択的に設置できる。これにより、前記発電部(１)が燃料電池活性化プロセスを行う時、前記発電部(１)の膜・電極接合体付近における抵抗デバイス(６２ａ)が発生した熱エネルギーが前記発電部(１)を直接加熱できる。前記燃料処理装置(２)の流体流路(２２)内における抵抗デバイス(６２ａ)は、前記流体流路(２２)内の燃料を加熱して、間接的に前記発電部(１)の温度を上昇できる。及び前記燃料処理装置(２)の送風装置(３)内における抵抗デバイス(６２ａ)は、前記送風装置(３)が出力する空気を加熱することで、間接的に前記発電部(１)の温度を上昇できる。
【００２７】
前述の本発明は、前記定抵抗負荷(６２)を具備する燃料電池に基づき、燃料電池活性化プロセス時、前記発電部(１)の出力電圧の制御は燃料電池膜・電極接合体の出力電圧-出力電力の関係曲線を根拠とし、また燃料電池活性化プロセスを完了するまで、前記制御装置(４)が前記発電部(１)を制御して前記最大出力電力Ｐｍａｘ付近エリアの出力電圧V１から出力電圧V２間の電圧を選択する。これにより、前述の実施例の燃料電池活性化プロセスにおいて、前記制御装置(４)が前記発電部(１)の電力を前記内部負荷給電回路(６)に出力することを選択する時、前記制御装置(４)は前記発電部(１)がすでに活性化を完成したと判断するまで、前記制御装置(４)が前記内部負荷給電回路(６)の定抵抗負荷(６２)内の電子スイッチ(６２ｂ)をオンにすることを選択でき、前記発電部(１)の電力を抵抗デバイス(６２ａ)に出力させて燃料電池活性化プロセスを行う。
【００２８】
本発明は、具体的な実施例で上記のとおりに開示したが、開示した具体的な実施例が本発明として限定的に用いることではなく、当該技術を熟知する者は本発明の精神と範囲に基づき各種の改変と修飾を行なうことができ、行なった改変或いは修飾も全て本発明の保護範疇にあり、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に定義するものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明である燃料電池活性化装置のデバイス関係図である。
【図２】本発明である燃料電池活性化装置の燃料電池膜・電極接合体の出力電圧-出力電力の関係図である。
【図３】本発明である図１燃料電池活性化装置の一つの具体的な実施例の局所デバイスの立体図及び局所断面図である。
【図４】本発明である燃料電池活性化方法の実施ステップ図である。
【図５】本発明である燃料電池活性化装置の別の具体的な実施例の局所デバイスの関係図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  発電部
２  燃料処理装置
２１  ポンプ
２２  流体流路
３  送風装置
４  制御装置
５  外部負荷給電回路
６  内部負荷給電回路
６１  特定負荷
６２  定抵抗負荷
６２ ａ  抵抗デバイス
６２ｂ  電子スイッチ
７  補助電力装置
【図１】
2007299745.tif 000003
【図２】
2007299745.tif 000004
【図３】
2007299745.tif 000005
【図４】
2007299745.tif 000006
【図５】
2007299745.tif 000007